Устройства плавного пуска CHINT

Устройства плавного пуска CHINT: технические характеристики, принцип действия и области применения

Устройства плавного пуска (УПП) производства CHINT представляют собой современные полупроводниковые аппараты, предназначенные для управления пуском, остановом и защитой трехфазных асинхронных электродвигателей переменного тока. Основная функция данных устройств заключается в плавном нарастании пускового тока и момента двигателя за счет регулирования напряжения, подаваемого на статорные обмотки, с помощью силовых полупроводниковых ключей – симисторов или встречно-параллельных тиристоров. Это позволяет устранить традиционные проблемы прямого пуска: высокие пусковые токи (до 7-10 Iн), механические удары в приводе, просадки напряжения в питающей сети и повышенный износ оборудования.

Принцип работы и архитектура УПП CHINT

Принцип действия основан на фазовом управлении. Микропроцессорная система управления, анализируя сигналы с датчиков тока и напряжения, формирует управляющие импульсы для силовых тиристоров. Угол открытия тиристоров плавно изменяется в течение заданного времени пуска, что приводит к постепенному увеличению эффективного значения напряжения на двигателе от начального уровня (начальное напряжение, обычно 30-70% Uн) до полного сетевого напряжения. Аналогичный процесс в обратном порядке происходит при останове (плановом торможении). Современные УПП CHINT, такие как серии NJR2 (блочные) и CDJR3 (модульные), реализуют не только простое регулирование напряжения, но и замкнутое управление по току, обеспечивая точное поддержание заданного уровня пускового тока независимо от нагрузки на валу.

Типовая архитектура устройства включает:

• Силовой модуль: Три пары встречно-параллельных тиристоров, по одной паре на каждую фазу, установленные на массивных теплоотводах.
• Схема управления: Микропроцессорный контроллер с системой гальванической развязки.
• Система измерения: Встроенные трансформаторы тока для контроля тока в каждой фазе.
• Интерфейс управления: Цифровой дисплей (у современных моделей), кнопки настройки, набор программируемых релейных выходов и аналоговых/цифровых входов.
• Система защиты: Комплекс аппаратных и программных средств для отключения двигателя при аномальных условиях.
• Шунтирующий контактор (опционально/встроенный): После завершения пуска тиристоры шунтируются контактором, что исключает их нагрев в установившемся режиме и повышает надежность.

Ключевые технические характеристики и функциональные возможности

Устройства плавного пуска CHINT охватывают диапазон мощностей от 5.5 кВт до 630 кВт (при 400В), что соответствует номинальным токам от 12А до 1120А. Они рассчитаны на стандартные промышленные напряжения: 208В, 400В, 690В. Основные настраиваемые параметры и функции включают:

• Время разгона (Start Ramp Time): Время, за которое напряжение плавно возрастает до номинального. Диапазон настройки: от 0.5 до 60 секунд (или более, в зависимости от модели).
• Время остановки (Stop Ramp Time): Время плавного снижения напряжения при торможении. Диапазон: от 0.5 до 60 секунд.
• Начальное напряжение (Start Voltage): Напряжение, с которого начинается разгон. Позволяет создать начальный момент для устранения люфтов перед полным разгоном.
• Ограничение тока (Current Limit): Ключевая функция. Позволяет установить максимальный уровень пускового тока (например, 200%, 300%, 400% от Iн), который не будет превышен в процессе пуска.
• Защитные функции: Комплексная защита двигателя и самого УПП: от перегрузки (с обратно-зависимой выдержкой времени), обрыва фазы, асимметрии фаз, перегрева радиатора, заклинивания ротора, ошибки чередования фаз.
• Функции управления: Встроенный байпас (шунтирование), режимы пуска и останова (плавный, импульсный, торможение постоянным током), программируемые релейные выходы (Режим «Готов», «Работа», «Авария»), аналоговый выход (4-20 мА или 0-10В для сигнализации тока, мощности и т.д.).

Сравнительная таблица основных серий УПП CHINT

Параметр / Серия	NJR2 (Компактные, блочные)	CDJR3 (Модульные, расширенные)	CDJR6 (Высоковольтные, 3-10 кВ)
Диапазон мощности (при 400В)	5.5 — 400 кВт	5.5 — 630 кВт	До 10000 кВт
Тип исполнения	Неразборный блок	Модульная конструкция (основной блок, дисплейный модуль)	Шкафное исполнение
Управление	Потенциометры, DIP-переключатели	Цифровой дисплей с кнопками, возможность удаленного управления	Полноценный ПИД-регулятор, цифровой интерфейс
Ключевая особенность	Экономичность, простота настройки	Гибкость, расширенные функции (Pump Control, таймеры, связь по Modbus)	Каскадное соединение тиристоров, векторное управление
Типовые области применения	Конвейеры, вентиляторы, насосы малой/средней мощности, компрессоры	Сложные приводы, насосные и вентиляторные станции, системы с ЧРП на входе	Приводы мельниц, дробилок, шахтных вентиляторов, магистральных насосов

Области применения и критерии выбора

УПП CHINT применяются во всех отраслях промышленности, где требуется снижение механических и электрических нагрузок при пуске электродвигателя.

• Насосное оборудование: Плавный пуск устраняет гидравлические удары, защищает запорную арматуру и трубопроводы. Функция «Pump Control» в серии CDJR3 обеспечивает анти-циклирование и защиту от «сухого хода».
• Вентиляторы и дымососы: Снижение пускового момента предотвращает проскальзывание ремней и износ подшипников. Плавный останов исключает вибрации.
• Компрессоры: Минимизация пускового тока, особенно в условиях ограниченной мощности источника питания.
• Конвейерные линии: Плавный разгон предотвращает рывки, рассыпание груза и растяжение ленты. Возможность настройки начального момента для натяжения ленты перед движением.
• Мешалки, центрифуги, дробилки: Работа с тяжелонагруженными механизмами, имеющими высокий момент инерции.

Критерии выбора:

1. Номинальный ток двигателя: Ток УПП должен быть равен или превышать полный ток двигателя при полной нагрузке. Необходимо учитывать условия окружающей среды (температура, высота над уровнем моря), которые влияют на нагрузочную способность.
2. Количество пусков в час: Каждый пуск вызывает нагрев тиристоров. Производитель указывает максимально допустимое количество стартов в час для разных моделей.
3. Тип нагрузки: Для нагрузок с высоким моментом сопротивления (поршневые компрессоры, дробилки) требуется УПП с высоким начальным моментом и функцией ограничения тока. Для вентиляторных нагрузок достаточно простого регулирования напряжения.
4. Необходимость в байпасе: Для продолжительной работы двигателя после разгона обязательна установка шунтирующего контактора (внешнего или встроенного).
5. Требования к управлению и мониторингу: Наличие цифрового интерфейса (Modbus RTU, Profibus), аналоговых входов/выходов, расширенного набора защит.

Схемы подключения и интеграция в систему управления

Стандартная схема подключения УПП CHINT предполагает последовательное включение силовых цепей между силовым контактором (или автоматическим выключателем) и клеммами электродвигателя. Управляющие цепи подключаются к внешним устройствам: кнопкам «Пуск»/»Стоп», реле управления шунтирующим контактором, сигнальным лампам и PLC. Важным элементом является правильная организация шунтирования. В моделях со встроенным байпасом контактор управляется внутренней логикой УПП. При использовании внешнего контактора его катушка управляется через программируемый релейный выход УПП, который срабатывает по окончании времени разгона.

Интеграция в АСУ ТП осуществляется через дискретные сигналы (релейные выходы «Авария», «Работа») или аналоговый выход (4-20 мА), пропорциональный току двигателя. Продвинутые серии (CDJR3) оснащены портом RS-485 с поддержкой протокола Modbus RTU, что позволяет дистанционно изменять параметры, считывать рабочие данные (ток, напряжение, статус) и управлять устройством.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие УПП от частотного преобразователя (ЧРП)?

УПП регулирует только напряжение и, как следствие, ток и момент в узком диапазоне, исключительно для целей пуска и останова. ЧРП регулирует частоту и амплитуду напряжения, позволяя плавно изменять скорость вращения двигателя в широком диапазоне. УПП – решение для задач, где требуется только мягкий пуск/стоп без регулирования скорости в процессе работы. Оно проще и дешевле ЧРП для таких применений.

Можно ли использовать одно УПП для попеременного пуска нескольких двигателей?

Нет, это категорически не рекомендуется. УПП настраивается под конкретные параметры одного двигателя (номинальный ток, время разгона). Использование для нескольких двигателей приведет к некорректной работе защит, неправильному пусковому профилю и риску повреждения как двигателей, так и самого УПП. Для группового пуска нескольких агрегатов необходимо применять индивидуальные УПП на каждый двигатель.

Как правильно выбрать время разгона?

Время разгона выбирается исходя из инерции приводимого механизма и требований технологического процесса. Слишком малое время не даст эффекта плавного пуска, слишком большое – вызовет чрезмерный нагрев тиристоров и двигателя. Рекомендуется начинать с настройки, при которой пусковой ток не превышает 300-350% от номинала двигателя, и корректировать время, наблюдая за фактическим пуском. Для центробежных насосов и вентиляторов типичное время – 10-20 секунд, для конвейеров – 5-15 секунд.

Что происходит при срабатывании защиты УПП?

При обнаружении аварийной ситуации (перегрузка, обрыв фазы, перегрев и т.д.) УПП немедленно блокирует управляющие импульсы на тиристоры, отключая двигатель от сети. Одновременно активируется соответствующий релейный выход «Авария» и на дисплее (или с помощью светодиодов) отображается код ошибки. Для возобновления работы необходимо устранить причину срабатывания защиты и выполнить сброс аварии (циклическим отключением питания, кнопкой или внешним сигналом).

Требуется ли дополнительная защита двигателя при использовании УПП CHINT?

Современные УПП CHINT обладают встроенными защитами от перегрузки, обрыва фазы, короткого замыкания (посредством внешних предохранителей или автоматов) и перегрева. Однако, согласно правилам технической эксплуатации, на вводе силовой цепи УПП должен быть установлен автоматический выключатель или предохранители, рассчитанные на защиту кабеля и силовых элементов УПП от токов короткого замыкания. Для комплексной защиты также рекомендуется использовать отдельный термисторный релейный модуль, если двигатель оснащен встроенными датчиками температуры PTC.

Заключение

Устройства плавного пуска CHINT являются технически зрелым и экономически эффективным решением для задач снижения пусковых токов и механических нагрузок в электрических приводах. Широкий модельный ряд, охватывающий мощности от малых до мегаваттных, наличие как базовых, так и продвинутых серий с расширенным функционалом и сетевыми интерфейсами, позволяет инженерам-проектировщикам и службам главного энергетика подобрать оптимальное устройство для любого технологического процесса. Корректный выбор, настройка и монтаж УПП в соответствии с рекомендациями производителя и условиями эксплуатации обеспечивают значительное увеличение ресурса электродвигателей и механического оборудования, повышение стабильности работы энергосистемы предприятия и снижение эксплуатационных затрат.